En el mundo de la topografía y la cartografía con drones, la exactitud lo es todo, y eso empieza por comprender la tecnología que la posibilita. Probablemente haya oído hablar de los términos GPS y GNSS, pero aunque a menudo se utilizan indistintamente, en realidad se refieren a distintos niveles de sistemas de navegación por satélite. En este artículo, nos adentraremos en qué es GNSS, cómo encaja el GPS en el panorama, cuál es la diferencia entre GNSS y GPS y por qué GNSS cambia las reglas del juego para los topógrafos.
El término «GNSS» (Sistemas Mundiales de Navegación por Satélite) hace referencia a una red de constelaciones de satélites que proporcionan información continua y precisa sobre posicionamiento y sincronización temporal en todo el mundo. GNSS incluye varias constelaciones de satélites mantenidas por distintos países. Existen cuatro constelaciones GPS (EE. UU.), GLONASS (Rusia), Galileo (UE) y BeiDou (China) con cobertura mundial y dos sistemas regionales QZSS (Japón) e IRNSS o NAVIC (India).
| GPS | Sistema de posicionamiento global | Estados Unidos | 31 satélites |
| GLONASS | Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema | Rusia | 24 satélites |
| Galileo | Sistema mundial europeo de navegación por satélite | Unión Europea | 23 satélites |
| BeiDou | Sistema de navegación por satélite BeiDou | China | 44 satélites |
| QZSS | Sistema por Satélite Cuasicenital | Japón | 4 satélites |
| IRNSS | Sistema regional indio de navegación por satélite | India | 7 satélites |
Sistemas Mundiales de Navegación por Satélite actualmente en funcionamiento
En pocas palabras, GNSS es un término que abarca el sistema GPS y otros sistemas similares operados por diferentes países. Cada sistema GNSS utiliza su propio conjunto de satélites y redes de control terrestres, lo que permite a diversos dispositivos equipados con receptores GNSS alcanzar una gran precisión combinando señales de varios sistemas.
El GPS (Sistema de Posicionamiento Global), desarrollado y operado por Estados Unidos, fue el primer sistema de navegación por satélite ampliamente disponible. Su uso prolongado y su integración en innumerables dispositivos de consumo a lo largo de los años la han convertido en un nombre muy conocido.
Además, muchos dispositivos, como los teléfonos inteligentes y los sistemas de navegación para automóviles, utilizan el término «GPS» incluso cuando se basan en señales de varios sistemas GNSS para un posicionamiento más exacto. Como «GPS» es el término más reconocido por los consumidores, los fabricantes y desarrolladores de aplicaciones suelen etiquetar sus servicios como «GPS», incluso cuando utilizan la red GNSS más amplia.
Esta familiaridad generalizada ha llevado a que «GPS» se convierta en sinónimo de navegación por satélite, aunque solo sea una parte de los más amplios Sistemas Mundiales de Navegación por Satélite (GNSS). La mayoría de la gente no sabe que el sistema GPS, junto con otros sistemas como GLONASS (Rusia), Galileo (UE) y BeiDou (China), forman el GNSS.
Todo sistema mundial de navegación por satélite (GNSS) depende de tres segmentos: espacio, control y usuario, que deben funcionar conjuntamente a la perfección.
El segmento espacial consta de satélites que orbitan entre 20 000 y 37 000 kilómetros sobre la Tierra y emiten constantemente señales sobre su posición geográfica y la hora. Los satélites determinan su posición mediante una comunicación constante con las estaciones de control en tierra, que siguen su ubicación, supervisan sus órbitas y actualizan los sistemas de a bordo de los satélites con la información posicional correcta. El segmento de usuarios incluye dispositivos que reciben señales GNSS y calculan posiciones utilizando algoritmos especiales.
La combinación de señales de varios sistemas de satélites responde eficazmente a la necesidad de un posicionamiento más fiable. Esto proporciona una cobertura global más amplia y reduce los puntos ciegos. Sin embargo, los dispositivos GNSS ofrecen una exactitud métrica debido a factores como las interferencias atmosféricas, el reflejo de la señal (multitrayectoria), la mala geometría de los satélites y pequeños errores de sincronización. Aunque esto es suficiente para el uso cotidiano, técnicas especializadas, como el Sistema de Posicionamiento Global Diferencial (DGPS), que no debe confundirse con la constelación GPS estadounidense, o la Cinemática en Tiempo Real (RTK), pueden aumentar la exactitud hasta el nivel centimétrico para aplicaciones como la topografía y la cartografía.
DGPS potencia los datos de posición de la tecnología GPS y GNSS utilizando estaciones de referencia terrestres para corregir los errores de señal. Estas estaciones comparan los datos GNSS con sus ubicaciones conocidas y emiten correcciones a los receptores cercanos. Como resultado, DGPS mejora la exactitud de posicionamiento de unos 5-10 metros a 1-3 metros.
Otras constelaciones GNSS también utilizan sistemas especiales para alcanzar un nivel de exactitud similar de varios metros. Esto suele ser suficiente para tareas cotidianas, como la navegación de vehículos o smartphones, pero se queda corto para aplicaciones precisas como la topografía y la cartografía.
En el caso de la topografía y la cartografía, donde la exactitud centimétrica es crucial, la tecnología de cinemática en tiempo real (RTK) viene en su ayuda. RTK es una técnica que nos ayuda a calcular las coordenadas con una exactitud centimétrica en tiempo real. Esta técnica consiste en utilizar un receptor de referencia fijo, llamado estación base, y un receptor móvil, llamado rover. La base recibe datos de los satélites y los transmite, junto con su propia posición, al rover. Utilizando estos datos y recibiendo también señales de posicionamiento por satélite, el rover calcula su posición con una fiabilidad y exactitud centimétricas.
A pesar de sus claras ventajas, el sistema GNSS, ampliamente utilizado, presenta algunas limitaciones. Los edificios altos, los árboles y otros obstáculos pueden bloquear las señales y reducir la exactitud, sobre todo en entornos urbanos o bosques densos, donde es difícil mantener una conexión por satélite buena.
Otro problema son las interferencias de multitrayectoria, en las que las señales de los satélites rebotan en superficies como edificios o el suelo, lo que hace que el receptor capte varias señales en momentos ligeramente distintos. El resultado es un posicionamiento inexacto.
El rendimiento de GNSS también puede verse afectado por las condiciones atmosféricas, como los retardos ionosféricos y troposféricos, que distorsionan la señal al atravesar las distintas capas de la atmósfera.
Para minimizar estos problemas y garantizar una exactitud óptima, lo mejor es colocar los receptores GNSS en zonas abiertas con una vista despejada del cielo superior a 30 grados, sin posibles obstáculos que puedan bloquear o reflejar las señales.
a exactitud de las distintas constelaciones GNSS varía en función de varios factores, como la calidad del receptor, el entorno y si se utilizan técnicas de corrección (como RTK). Sin embargo, cada constelación tiene sus capacidades inherentes y sus rangos de exactitud:
| Sistema | Exactitud | Información |
|---|---|---|
| GPS | – GPS estándar: 3-5 metros – Con DGPS: 0,5-1 metros – Con RTK: exactitud centimétrica | GPSes el sistema más antiguo y utilizado, y ofrece un posicionamiento fiable en todo el mundo. Los receptores de uso civil suelen tener una exactitud métrica, pero con técnicas de corrección, la exactitud puede ser centimétrica. |
| GLONASS | – GLONASS estándar: 3-7 metros – Con DGPS: 1-2 metros – Con RTK: exactitud centimétrica | Por lo general, GLONASS proporciona normalmente una exactitud ligeramente inferior a la del GPS en uso autónomo, pero a menudo se utiliza en combinación con el GPS para mejorar la exactitud global. GLONASS también tiene una configuración orbital ligeramente diferente, que puede resultar ventajosa en latitudes altas (más cerca de los polos). |
| Galileo | – Galileo estándar: 1 metro – Servicio de gran exactitud (HAS): menos de 20 centímetros – Con RTK: exactitud centimétrica | Galileo es un sistema más reciente con una tecnología de señalización avanzada, que proporciona mayor exactitud que GPS y GLONASS en modo autónomo. Con el servicio gratuito Galileo High Accuracy Service (HAS), ofrece datos de localización con una exactitud submétrica. |
| BeiDou | – BeiDou estándar: 2,5-5 metros – Con SBAS (Sistema de aumento basado en satélite): 1 metro – Con RTK: exactitud centimétrica | BeiDou es especialmente exacto en la región Asia-Pacífico, donde su cobertura regional está optimizada. En aplicaciones globales, BeiDou ofrece una exactitud similar a GPS y Galileo. Con SBAS, puede ofrecer una exactitud métrica. |
| QZSS | – QZSS estándar: 1-3 metros – Con SBAS: exactitud de submétrica a centimétrica | QZSS, también conocido como Michibiki, mejora principalmente la exactitud del GPS en la región Asia-Pacífico, especialmente en Japón. Funciona en tándem con el GPS para mejorar el rendimiento en cañones urbanos y zonas con escasa visibilidad de los satélites |
| IRNSS | – IRNSS estándar: 5-20 metros – Con SBAS: exactitud de submétrica a métrica – Con RTK: exactitud centimétrica | IRNSS, también conocido como NavIC (Navigation with Indian Constellation), presta servicios de posicionamiento exactos principalmente sobre la India y las regiones circundantes. Utilizado con aumentos, ofrece una exactitud de submétrica a métrica. |
La exactitud de las distintas constelaciones GNSS
Este artículo explica dos métodos para obtener correcciones RTK en flujos de trabajo topográficos: mediante un servicio NTRIP o con tu propia estación base. Describimos cómo cada método se integra en un flujo de trabajo más amplio, analizando diferentes aplicaciones, ventajas clave y limitaciones. Esta información te ayudará a elegir la mejor opción según tus necesidades.
¿Te preguntas cómo mejorar la precisión de tu proyecto de mapeo con GNSS? Esta potente tecnología aprovecha señales de múltiples constelaciones de satélites para ofrecer posicionamiento con precisión a nivel centimétrico. Así que, exploremos cómo GNSS puede llevar tus proyectos al siguiente nivel.
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